为解决当前Z-pin植入设备植入效率低、Z-pin易折断或打滑等问题, 并推动Z-pin增强技术高效地应用于民用和**事业, 开发了基于组合凸轮的高效高精度Z-pin预植入机。首先, 根据航空矩形类复合材料层合构件的预植入工艺技术要求, 分析了预植入机的功能需求。其次, 提出了先“剪切”后“植入”组合凸轮式预植入机的机构运动方案。采用解析法设计了预植入机的凸轮机构, 计算了凸轮机构的理论轮廓曲线。然后, 构建了含有间隙凸轮机构的弹性动力学模型, 优化了组合凸轮的转速, 进行了组合凸轮的虚拟样机运动仿真。最后, 设计制造了实验样机, 通过植入实验验证了组合凸轮设计的正确性和合理性, 并根据实验中出现的问题优化了植入运动方案。实验结果表明, 该方案使Z-pin植入效率得到大幅提高, 以植入间距3 mm×3 mm为例, 其效率能够达到5 080 mm2/min, 植入成功率控制在99%以上, 植入间距、植入深度和纤维长度等参数的精度均控制在±0.01 mm以内。预植入机操作方便, 人机界面友好, 长时间工作平稳, 无Z-pin折断等问题出现, 能满足当前对Z-pin植入设备植入效率、植入精度的要求。

针对斜视航空相机成像时产生的离焦，设计了相应的调焦机构以补偿斜距离焦量。分析了斜距离焦原理，得出了斜距离焦补偿量的计算公式，并提出采用凸轮机构对斜距离焦量进行补偿。考虑传统的基于偏心凸轮的斜距调焦机构的理论模型具有数学近似的缺点，设计了理论模型没有进行数学近似的基于圆柱凸轮的斜距调焦机构。由于斜距调焦机构设计时是基于某一典型高度，当相机工作于其他高度时会产生剩余离焦量，文中分析了剩余离焦量产生的原因、处理方法和处理流程，从而使斜距离焦量在相机所有工作高度和扫描角范围内均得到补偿，为相机获得高质量图像提供了条件。最后，在实验室利用平行光管模拟了不同物距的成像，验证了提出的斜距调焦机构的有效性和准确性。

红外系统对目标进行搜索与探测时，对连续变焦光学系统的需求日益增强，其中一个措施就是改变两个或两个以上透镜在光学系统中的位置，从而改变光学系统的焦距。根据某中波红外光学系统的设计特点，对连续变焦机构的导向机构和凸轮机构进行了详细分析,给出了设计要点和设计结果。试验结果表明：该机构运行平稳、可靠、精度高，光学系统的成像质量高。

为保证焦面长度大于600 mm 的大视场空间光学遥感器在空间环境下的成像质量, 设计了一套在±2 mm调焦范围内焦面组件倾斜小于7″、定位精度优于0.01 mm的焦面调焦机构。针对系统对调焦精度、力学环境、真空环境的要求, 该调焦机构采用双凸轮驱动技术来满足调焦精度要求; 采用失电制动器自锁技术, 使相机经发射等力学环境冲击后像面位置仍保持稳定。此外, 采用高刚度导轨和轴承使调焦机构具有较高的动态刚度。设计分析及实验证明, 该套焦面调焦机构具有较高的调焦精度和可靠性, 能够在复杂的空间环境下完成调焦任务, 提高遥感器的成像质量。

机械补偿式变焦距镜头以其自身的优点受到了广泛的关注和应用。介绍机械补偿式三组元连续变焦系统的基本工作原理及组成, 根据实际使用要求, 设计出保证变倍过程中变倍组和补偿组按一定函数规律运动的圆柱凸轮结构、导向机构及相应的加工工艺, 从变倍运动方程和设计的变焦结构形式出发, 分析变焦过程中焦距实时输出的实现方法和存在的问题, 并提出相应的解决措施, 对焦距值实时输出精度的提高以及变焦距镜头的设计和装调具有借鉴作用。